路由协议详解

第3章路由基础3.1路由原理当一台主机要发送数据包给同一网络中的另一台主机时，它将直接把数据包送到网络上；而要送给不同IP网络中的主机时，它将选择一个能到达目标网络的路由器或缺省网关(defaultgateway)，由它负责把数据包送到目的地。路由器转发数据包时，只根据目标IP地址的网络部分，查找路由表，选择合适的接口，将数据包发送出去。如果路由器的接口所连接的就是目标网络，将直接通过接口把包送到目标网络；否则，将选择其他邻居路由器。路由器也可以有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送的IP包。这样，路由器把知道如何传送的IP包转发出去，不知道的IP包送给缺省网关，通过不断的转发，数据包最终将送到目的地，送不到目的地的则被丢弃。当路由器收到一个目标网络没有在路由表中列出的包的时候，它并不发送广播寻找目标网络，而是直接丢弃。3.2路由协议的分类静态路由手动路由缺省路由动态路由距离矢量路由协议：RIPBGP链路状态路由协议OSPFISIS下图3-1为思科路由表：图3-1思科路由表3.2.1路由选路原则先进行最长匹配原则，满足后进行管理距离最小优先，依旧满足进行度量值最小优先。最长匹配原则：当路由器收到一个IP数据包时，会将数据包的目的IP地址与自己本地路由表中的表项进行bitbybit的逐位查找，直到找到匹配度最长的条目，这叫最长匹配原则。路由协议优先级：数值越小越优先。具体见下表3-1。表3-1路由协议优先级路由协议优先级DIRECT0STATIC1OSPF110RIP120度量值metric最小优先：路由协议不同则度量值不能做比较，比如RIP度量值为跳数；OSPF度量值为带宽；EIGRP度量值为带宽+延迟等。所以在不同种协议之间先比较管理距离。3.3静态路由静态路由是指由用户或网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。当然，网管员也可以通过对路由器进行设置使之成为共享的。静态路由一般适用于比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。3.3.1缺省路由（默认路由）默认路由是一种特殊的静态路由，指的是当路由表中与包的目的地址之间没有匹配的表项时路由器能够做出的选择。如果没有默认路由，那么目的地址在路由表中没有匹配表项的包将被丢弃默认路由在某些时候非常有效，当存在末梢网络时，默认路由会大大简化路由器的配置，减轻管理员的工作负担，提高网络性能。3.4动态路由3.4.1RIPRIP路由信息协议（routinginformationprotocol）作为典型的距离矢量路由协议，是应用较早、使用较普遍的内部网关协议，适用于小型同类网络。RIP的特点基于距离矢量算法的协议，距离矢量路由协议是根据距离和方向来衡量路径的优劣使用跳数来衡量到达目的地的开销（跳数，是指每经过一个三层设备算一跳）应用在规模较小的网络，现在几乎被淘汰，现网中几乎看不到，主流是OSPF配置简单，易于维护周期性的更新，更新周期为30s，每次更新自己所有的路由条目RIP规定，最多支持15跳，16跳代表不可达直连网络的跳数默认为0RIP有两个版本v1和v2，基本都是用v2版本，默认是v1v1是用广播更新路由，v2是用组播更新路由，组播地址是224.0.0.9v1是有类的路由协议，v2是无类的路由协议，有类路由发送路由更新时，不携带掩码，无类路由携带掩码使用UDP协议，端口号520综上RIP的特点为：反应慢广播更新早期网络部署目前新部署的不使用RIP工作原理路由器运行RIP之后，会首先发送路由信息更新（请求），收到更新的路由器会给予回复，就会把自己路由表的所有条目通告给请求的路由器，请求的路由器收到响应之后，根据自己路由表中的情况有选择的进行学习：当自己的路由表中，有更好的（跳数最小的）路由条目时，就会拒绝接收；假如自己的路由表中没有，或者有（但没有收到的这个好），路由器就会学习此路由。当网络收敛（收敛:所有的路由器都学习到其他路由器的所有路由条目，也就是网络稳定了）完毕之后，路由器会每隔30s发送路由更新信息。3.4.2OSPFOSPF开放式最短路径优先（openshortestpathfirst），为克服RIP的缺点提出，属于链路状态路由协议。OSPF是基于IP的，协议号为89。所以它只能支持IP网络，IP层是不可靠的，所以OSPF开发了很多确认机制。基于IP的话可以使用组播发送协议报文，所以OSPF可以自己发现邻居，并且建立邻居关系；工作在IP及以上的协议较易于受到安全威胁,如DoS攻击等。OSPF的特点OSPF把自治系统AS（AutonomousSystem）划分成逻辑意义上的一个或多个区域；OSPF划分了5大区域，分别为普通区域（骨干区域、标准区域）、STUB区域、TotallySTUB区域、NSSA区域、TotallyNSSA区域。同时划分了四类路由器类型，分别为区域内路由器（InternalRouter）、区域边界路由器ABR（AreaBorderRouter）、骨干路由器（BackboneRouter）、自治系统边界路由器ASBR（ASBoundaryRouter）。通过区域和路由器类型的划分，将一个大的AS划分多个小的区域，这样更便于灵活的操作和管理。路由器类型详解：（A）区域内路由器：在一个OSPF区域内的路由器。（B）区域边界路由器ABR：两个OSPF区域边界的路由器。ABR用来连接骨干区域和非骨干区域，它与骨干区域之间既可以是物理连接,也可以是逻辑上的连接。（C）骨干路由器：所有的ABR和位于Area0的内部设备都是骨干路由器，至少有一个接口连接在骨干区域。（D）自治系统边界路由器ASBR：一种是位于AS边界的路由器，另一种是做了import引入的ABR。OSPF使用各种类型的报文来交互路由信息，建立链路状态数据库，同步完成后，通过Dijkstra算法计算出路由。（A）lsa（Link-StateAdvertisement）链路状态通告报文，用来传递路由，里面携带路由信息。（B）Hello报文，通过周期性地发送来发现和维护邻接关系。（C）DD（databasedescription）链路状态数据库描述报文，描述本地路由器保存的LSDB(link-statedatabase，链路状态数据库)。（D）LSR（LSRequest）报文，向邻居请求本地没有的LSA。（E）LSU（LSUpdate）报文，向邻居发送其请求或更新的LSA。（F）LSAck（LSACK）报文，收到邻居发送的LSA后发送的确认报文。

OSPF报文封装在IP报文内，可以采用单播或组播的形式发送。OSPF是基于IP层的，OSPF报文封装在IP报文内，以单播或组播的形式发送。采用哪种方式发送OSPF报文，主要决定于现网属于哪种网络类型。OSPF的网络类型有Broadcast、NBMA、P2P、P2MP4种网络类型，具体形式如下：（A）广播类型：当链路层协议是Ethernet、FDDI时，OSPF缺省认为网络类型是Broadcast。（B）NBMA类型：当链路层协议是帧中继、ATM或X.25时，OSPF缺省认为网络类型是NBMA。（C）P2P类型：当链路层协议是PPP、HDLC和LAPB时，OSPF认为网络类型是P2P。（D）P2MP类型：没有一种链路层协议会被缺省的认为是PointtoMultipoint类型。点到多点必须是由其他的网络类型强制更改的。常用做法是将非全连通的NBMA改为点到多点的网络。OSPF的工作原理运行ospf的路由器会互相传递lsa，路由器会把收到的lsa放到LSDB中，通过spf算法，以自己为根，生成一个最多路径树（到其他的路由器都只有开销最小的路），然后通过路由计算之后，放到我们的路由表中。当收敛完毕之后，将不再发送路由更新，只有网络发生变化的时候，才会去更新路由信息告诉邻居，当网络稳定时，只会发送hello报文，维持邻居关系，每隔10s中发送一次。3.4.3EIGRPEIGRP增强内部网关路由协议（EnhancedInteriorGatewayRoutingProtocol），也称为加强型内部网关路由协议。EIGRP结合了链路状态和距离矢量型路由选择协议的Cisco专用协议，可以实现快速收敛，不发送定期的路由更新信息以减少带宽的占用。3.4.4BGPBGP边界网关协议（BorderGatewayProtocol），主要用来对接互联网，处理互联网上的网络，应用于运营商网络。原理与ospf相似，但可以承载大量路由信息。内部网关协议主要是设法使数据报在一个AS中尽可能有效地从源地址传送到目的地址。而当在互联网中使用时，便显出内部网关协议的缺点：互联网的规模